基于AHP 的鐵路闊大貨物運輸安全影響因素重要度評價

趙晨陽

(中鐵特貨物流股份有限公司 西安分公司，陜西 西安 710054)

0 引言

隨著我國鐵路營業(yè)里程的增加，截至2019 年年底營業(yè)里程已經(jīng)達到13.9 萬km。鐵路作為我國經(jīng)濟的大動脈，一直以來擔任著國家重點物資的運輸，特別是鐵路闊大貨物中長距離運輸。闊大貨物尺寸龐大、外形較為復雜、價值高，而且貨物通常呈現(xiàn)超長、超限、超重等，部分闊大貨物還是國家某些重點建設工程的核心設備。因此，鐵路闊大貨物運輸組織難度較高，發(fā)生運輸事故的概率也較大。一直以來，鐵路闊大貨物的運輸方案都是人憑經(jīng)驗而制定，可能會考慮到運輸?shù)慕?jīng)濟成本和便捷性，粗略地估計運輸?shù)陌踩?，不能達到保障運輸安全的要求。

為了更好地保證闊大貨物的運輸安全，國內(nèi)外許多學者對鐵路貨物運輸安全進行了一系列的研究。例如，張黎青等[1]在考慮超限貨物裝載安全影響的基礎上，建立指標評價體系，采用極差法、灰色關聯(lián)分析等方法構建超限貨物裝載方案的安全評價模型。韓勇[2]從5 個影響因素著手，建立超限貨物運輸安全的框架，對主要影響因素提出強化措施。張雅莉[3]探討鐵路安全管理中面臨的主要問題，給出指導性的建議。張旭寧[4]通過對超限貨物裝載加固、運輸設備等因素進行分析。沈偉[5]通過對運輸安全管理中存在問題進行分析，提出針對性的解決措施。王花蘭等[6]運用層次分析法對闊大貨物的裝載加固方案進行研究。李雪芹等[7]分析選取影響貨物裝載方案的指標，通過無量綱處理，建立加權平均評價模型。

既有研究大多數(shù)是對鐵路中貨物運輸安全普遍存在的問題或者闊大貨物的裝載加固方案的安全性進行研究，而且這些研究大多針對鐵路貨物運輸存在的安全問題或影響闊達貨物運輸安全的個別因素，仍然具有一定的局限性。因此，通過對影響鐵路闊大貨物運輸安全因素進行分析，選取一定的方法對影響因素的重要度進行評價，根據(jù)評價結果給出合理的對策，為提高鐵路闊大貨物的安全運輸提供借鑒。

1 鐵路闊大貨物運輸安全影響因素分析

闊大貨物通常具有長、大、笨重等特點，在運輸組織過程中的作業(yè)環(huán)節(jié)繁雜，需要多個部門協(xié)調(diào)配合，需要遵循“限速”“禁止溜放”“禁止過峰”等規(guī)定。鐵路闊大貨物運輸安全主要受運輸設備、運輸組織人員、運輸貨物、運輸安全管理4 個方面的影響，而每個方面又受多個具體因素的影響。

（1）運輸設備。鐵路運輸設備主要包括對運輸安全影響較大的運輸基礎設備和運輸安全技術設備2 類。運輸基礎設備包括運輸?shù)木€路、運輸限界和車輛的性能。最小曲線半徑、線路的平順度、外軌過(欠)超高、線間距等因素都是決定運輸線路的好壞的指標，影響著列車的運輸安全，嚴重時可能會導致列車脫軌。鐵路運輸限界包括機車車輛限界和建筑接近限界2 方面。運輸前要清楚掌握這些資料，有助于全面掌握線路情況。對于闊大貨物運輸而言，車輛的性能很重要，參與運輸?shù)能囕v有的存在一些設計上的缺陷，有的車輛由于長時間使用，某些部位的性能和壽命有所降低，這就要求在選擇車輛時，要根據(jù)運輸?shù)呢浳镏厝プ⒁膺@些影響因素。運輸安全技術設備包括安全檢測、事故救援、安全監(jiān)控，對貨物運輸也有重要影響。

（2）運輸組織人員。運輸組織人員主要包括托運人、承運人和其他工作人員3 個因素。托運人在辦理托運時，需要向承運人提供所有有關貨物的資料，不得為了省運費而虛報或漏報貨物信息，對于自輪運輸?shù)呢浳镞€要提供自重、軸銷距等相關參數(shù)。承運人在接手貨物時，要嚴格審查托運人提供資料的真實性，從源頭上降低發(fā)生運輸事故的可能性，并且要對自身的能力有準確的掌握。受理后，承運人要選擇性能良好的車輛進行運輸，并且要根據(jù)托運人提供的貨物說明書對貨物進行裝載加固，根據(jù)超限等級選擇合適的線路。同時承運人還應對裝載加固好的貨物進行安全檢查，并對運輸途中可能發(fā)生的事故提前做好預防，避免途中發(fā)生事故無法及時應對。由于承運人、其他工作人員的素質良莠不齊，對裝載加固、遇到事故應采取的措施不明了、不及時，應提高人員素質，做好預防。

（3）運輸貨物。運輸貨物主要包括貨物是否超限及其超限等級、貨物的尺寸、貨物裝車后超偏載情況、貨物的裝載加固情況、貨物裝車后的重車重心高5 個影響因素。鐵路貨物的超限等級分為一級超限、二級超限和超級超限，不同的超限等級所對應的運輸線路、選用的車型、收費標準等可能不一樣，要根據(jù)貨物裝車后停留在水平線上進行準確判斷。貨物的尺寸是承運人選取車型等其他工作的基礎，一般來說，尺寸越大，貨物的超限等級就會越高，對貨物運輸安全的影響也越大。因此，要根據(jù)貨物的尺寸大小，對貨物有清楚的判斷。對于超長的貨物，在裝載時就要考慮是否需要加掛游車、是否跨裝、是否需要加墊木、是否需要貨物轉向架等操作來保障運輸?shù)陌踩?；對于集中的貨物，在裝載時應選擇合適的車型，避免對車輛造成損壞；在裝載加固時，要根據(jù)貨物自身的特性進行作業(yè)，避免將非超重的貨物裝超重，選擇合適的加固方法，嚴格按照裝載加固方案進行，保證貨物的運輸安全。要避免貨物裝車后超偏載情況，讓貨物的重心偏移量在允許范圍內(nèi)，應盡量減少貨物的橫向偏移量，若橫向偏移量過大，會使脫軌系數(shù)增加。同時也要避免貨物運輸途中發(fā)生移動對沿線的建筑物造成損壞，降低因貨物超偏載而造成車輛的脫軌、傾覆等事故。不同貨物的重心也不同，貨物裝車的重車重心高對運輸安全有很重要的影響，若重車重心高超過2 000 mm時，其運行的穩(wěn)定性就越低，須要求其限速運行，也可采用一些重心較低的車輛來降低重車重心高，從而保證其正常的運行速度。

（4）運輸安全管理。安全管理主要包括安全管理制度、安全管理應急預案、安全管理審查3 個影響因素。闊大貨物因其自身的特性和運輸?shù)膹碗s性，決定了其運輸過程中發(fā)生事故的概率較大，安全組織工作復雜。為了保證闊大貨物的運輸安全，應該設置專門的安全管理機構，制定出合理的、完善的安全管理制度，對日常闊大貨物運輸進行嚴格的把控，制定出相應的應急預案，以防止事故發(fā)生而不能及時準確地做出應對。在貨物裝載加固后，相關人員應進行安全管理審查，避免因組織管理中的失誤造成運輸事故。只有強化安全管理體系，提高工作人員的素質，才能更好地提高安全水平。

綜上所述，構建鐵路闊大貨物運輸安全影響因素框架如圖1 所示。

2 基于AHP 的鐵路闊大貨物運輸安全影響因素重要度評價研究

在分析影響闊大貨物運輸安全因素的基礎上，遵循構建評價體系目的性、科學性、系統(tǒng)性和實用性的原則，采用層次分析法(Analitycal Hieracrhy Porcess，AHP)來確定框架中各因素的權重，實現(xiàn)對鐵路闊大貨物運輸安全影響因素重要度的評價[8]，結合評價結果給出相應的對策。

2.1 層次分析法

層次分析法把多目標、多準則又難以全部量化處理的決策問題化為多層次單目標問題，已經(jīng)廣泛應用不同領域，主要應用步驟如下。①根據(jù)問題的性質和要達到的目標對與決策相關的因素進行分層歸類。②遵循層次分析法的評價尺度，對每2 個因素通過比較進行打分，建立判斷矩陣。③由判斷矩陣求出相應的的特征值及特征向量。④檢驗一致性。若滿足一致性要求，則歸一化后的向量即為權重值的大?。蝗舨粷M足一致性的要求，則需要調(diào)整比較矩陣，重新進行計算。通過將計算所得的權重進行排序，得到的權重最大的方案或影響因素即為所要的最優(yōu)方案或最重要的影響因素。

2.2 基于AHP 的鐵路闊大貨物運輸安全影響因素重要度評價

2.2.1 構建判斷矩陣

判斷矩陣的值反映人們對各因素相對重要性的認識，一般采用1—9 級及其倒數(shù)的標識方法，AHP評價尺度表如表1 所示。根據(jù)建立的影響因素框架制作調(diào)查表，由專家組在參照AHP 評價尺度表的基礎上，通過兩兩因素比較進行打分，從而得到每層間兩兩指標之間的重要程度，進而建立所需的判斷矩陣B。

式中：bij為影響因素i 和j 的相對重要程度；n 為同一層中影響因素的個數(shù)。

2.2.2 計算各影響因素的權重

圖1 鐵路闊大貨物運輸安全影響因素框架Fig.1 Evaluation System of the Factors Affecting the Safety of Railway Large-sized Freight Transportation

表1 AHP 評價尺度表Tab.1 AHP Evaluation Scale Table

（1）根據(jù)建立的判斷矩陣B 計算每一行元素的乘積Mi為

（2）計算Mi的n 次方根Vi為

（3）對Vi進行歸一化處理，得

式中：ωi為判斷矩陣對應的特征向量，也是當前層元素相對于上一層某一元素的相對重要性的權重。

（4）計算特征向量對應的最大特征值λ 為

2.2.3 一致性檢驗

由于事物的復雜性及人們對客觀事物的認識具有模糊性和多樣性，因而決策人或專家所給出的判斷矩陣不是完全保持一致的，需要進行一致性的檢驗。首先，要計算一致性指標CI = (λ－n) / (n－1)，其中n 為判斷矩陣的階數(shù)。然后，查出隨機一致性指標RI 的值，隨機一致性指標RI 如表2 所示。最后，計算判斷矩陣的一致性CR = CI / RI。若CR 的值小于0.1，則判斷矩陣滿足一致性要求，不再重新構造判斷矩陣；否則重新構造判斷矩陣。

表2 隨機一致性指標RITab.2 Random Consistency Indicator RI

2.2.4 重要度評價

從目標層開始，先計算目標層對于準則層的相對權重，然后在此基礎上計算準則層對于指標層的相對權重，最后得到指標層各影響因素相對于目標層的總權重。將所得影響因素的權重按大小進行排序，從而得到影響運輸安全因素的重要度排序，實現(xiàn)對鐵路闊大貨物運輸安全影響因素重要度的評價。

3 實例分析

以某貨運車站為例，根據(jù)車站的實際運營情況，應用層次分析法對鐵路闊大貨物運輸安全影響因素的重要度進行評價。

3.1 基于AHP的鐵路闊大貨物運輸安全影響因素重要度評價

（1）構建判斷矩陣。以調(diào)查問卷的形式發(fā)放給10 名專家，按AHP 評價標準進行打分，得出準則層Ai對于目標層A 的判斷矩陣為

（2）計算準則層各影響因素相對于目標層的權重。調(diào)用Matlab 中的eig()命令得出準則層相對于目標層的特征值λ = 4.060，對應的特征向量ωA= (0.209，0.370，0.283，0.860)，由于所得特征向量之和不為1，對其進行歸一化處理，得歸一化后的特征向量ω—A=(0.122，0.215，0.164，0.499)，即為準則層影響因素對目標層的權重。

（3）一致性檢驗。經(jīng)計算，一致性指標CI =0.020，隨機一致性指標RI=0.890，一致性結果CR =0.022 ＜ 0.1，因而判斷矩陣滿足一致性的要求。

（4）同理，構建指標層Aij的影響因素對準則層Ai的判斷矩陣，在此基礎上，求出指標層Aij的影響因素對準則層Ai的權重。

判斷矩陣A1對應的特征值λA1= 3.039，對應的特征向量ωA1= (0.151，0.372，0.914)，歸一化后的特征向量= (0.105，0.259，0.636)；判斷矩陣A2對應的特征值λA2= 2，對應的特征向量ωA2= (0.316，0.949)，歸一化后的特征向量=(0.250，0.750)；判斷矩陣A3對應的特征值λA3= 5.116，對應的特征向量ωA3= (0.128，0.260，0.329，0.775，0.455)，歸一化后的特征向量= (0.065，0.134，0.169，0.398，0.234)；判斷矩陣A4對應的特征值λA4= 3.054，對應的特征向量ωA4= (0.376，0.896，0.237)，歸一化后的特征向量= (0.249，0.594，0.157)。通過一致性檢驗發(fā)現(xiàn)，構造的判斷矩陣均滿足一致性的要求。

根據(jù)準則層Ai的影響因素對目標層A 的權重以及指標層Aij的影響因素對準則層Ai的權重的計算結果，通過層次排序，可以得到指標層Aij的影響因素對目標層A 的權重。鐵路闊大貨物運輸安全影響因素的權重如表3所示。

3.2 對策分析

根據(jù)表3 可以看出鐵路闊大貨物運輸安全影響因素中準則層的運輸安全管理和運輸組織人員占用很大比重，其中，安全管理應急預案、承運人、安全管理制度為影響鐵路闊大貨物運輸安全的關鍵因素，而車輛的性能、貨物裝載加固情況及安全管理審查也相對比較重要。因此，應針對這些重要的影響因素給出相應的對策來加強鐵路運輸安全。

表3 鐵路闊大貨物運輸安全影響因素的權重表Tab.3 Weights of the Factors Affecting the Safety of Railway Large-sized Freight Transportation

（1）加大安全投入，建立安全管理應急預案。安全是運輸組織工作有序進行的基礎，加強安全投入有利于提高安全生產(chǎn)的效率、盡可能避免生產(chǎn)過程中的危險情況，減少事故帶來的損失。安全投入通常是隱形投入，雖然不會立馬有明顯的效果產(chǎn)生，但是通過投入對可能發(fā)生的風險進行提前預防，有助于鐵路貨物運輸更好的發(fā)展。其一，要以預防為主，通過選擇科學合理的預防方法，將潛在的危險情況扼殺。通過收集過往發(fā)生過的事故案例，從中吸取教訓，學習成功的經(jīng)驗，通過對其進行統(tǒng)計分析，建立該類情況可能會發(fā)生的安全管理應急預案，不能一味地停留在傳統(tǒng)的事后分析管理上，以最大程度的減小事故發(fā)生的概率，從而對事故有更加清楚地認識。其二，制定合理有效的安全管理制度，設定各級責任負責人，在工作中再將其落實到個人。加大執(zhí)法力度，加強宣傳教育，使他們從內(nèi)心認識到違規(guī)的重要性，在今后工作中不敢違法。

（2）提高安全水平，強化闊大貨物運輸管理。應重點把握工作中的關鍵環(huán)節(jié)以及薄弱環(huán)節(jié)，及時采取科學合理的措施。對承運單位而言，要在源頭上嚴格把控，認真審核托運人提供的資料是否齊全、真實有效；對裝車質量進行嚴格把控，對擬定裝車的貨車，裝車前進行嚴格的檢查，確保其符合要求，對貨物的裝載加固要嚴格按照裝載加固方案進行，不可為了節(jié)約成本選用強度不夠的材料，杜絕安全隱患。要根據(jù)實際情況采用合理的設備。加強對現(xiàn)場作業(yè)人員的宣傳教育，增強安全意識，提升他們的素質。參與運輸組織的人員要準確掌握資料，針對貨物的特性，在遵循《鐵路技術管理規(guī)程》的條件下，選擇最優(yōu)的運輸線路，減少對提速區(qū)段安全運行的影響。

（3）提升業(yè)務素質，加強相關人員的培訓。鐵路運輸組織工作離不開人，工作人員的積極性又直接影響著貨運工作的質量，而安全事故的產(chǎn)生又大多是由人造成的，因而在安全管理工作中要“以人為本”，不僅要加強對相關工作人員的培訓，還應根據(jù)實際情況規(guī)范和激勵工作人員，充分調(diào)動工作人員的積極性，使他們能夠創(chuàng)造性地完成工作。其一，借助現(xiàn)代化技術和軟件武裝自己，提升自身的綜合實力，尤其是安全工作人員，不僅要取得相關專業(yè)的證書，而且要有能夠處理突發(fā)事件的能力；其二，加強基礎設施的建設。給工作人員提供相關培訓的硬件資源，使他們能夠掌握時代前沿的知識；其三，強化考核，根據(jù)實際情況制定相應的獎懲制度，使工作人員認識到積極工作的重要性。

4 結束語

隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展、電氣鐵路的里程增加，闊大貨物通過鐵路運輸?shù)谋壤找嬖鲩L，這給鐵路帶來了機遇和挑戰(zhàn)。由于闊大貨物自身的特性和運輸?shù)膹碗s性，使其在運輸組織過程中發(fā)生事故的概率比較大，鐵路闊大貨物運輸安全影響因素重要度評價研究，有助于明確各影響因素在預防闊大貨物運輸安全隱患，保障闊大貨物運輸安全的重要性，為鐵路闊大貨物運輸安全管理提供參考。在今后的研究中，還應結合現(xiàn)場作業(yè)實際，充分考慮雨雪天氣、外部環(huán)境等影響因素，進一步提升鐵路闊大貨物運輸安全管理水平。